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réfraction



Définition de base

Whenlightentersanothertransparentmedium (suchaswater) obliquelyfromatransparentmedium (suchasair), thepropagationdirectiongenerallychanges.Thisphenomenoniscalledopticalrefraction.Alsoknownasrefraction, itisanopticaltermthatreferstothephenomenonthatthedirectionoflightischangedduetothedifferenceinwavespeedwhenlightentersanothermediumfromonemedium, orwhenitmovesinpartsofthesamemediumwithdifferentrefractiveindices.Forexample, whenawoodenstickisinsertedintothewater, itwillbethoughtthatthewoodenstickbendswhenitentersthewaterwiththenakedeye.Thisistheresultofrefractionwhenlightentersthewater.

Signification physique

Phénomène

Les poissons qui nagent dans l'eau claire sont clairement visibles. Cependant, prenez le kit dans la direction où vous voyez le poisson, mais vous ne pouvez pas. Les pêcheurs expérimentés savent que ce n'est qu'en visant le fond du poisson que le harpon peut être atteint.

En regardant des objets dans des milieux transparents tels que l'eau et le verre d'en haut, vous sentirez que la position de l'objet est plus élevée que la position réelle. Cela est causé par le phénomène de réfraction de la lumière.

En raison de la réfraction de la lumière, l'eau de la piscine semble moins profonde qu'elle ne l'est en réalité.

Mettez un morceau de verre épais devant le stylo, et le canon du stylo semble " déplacé ". Ce phénomène est également causé par la réfraction de la lumière.

Loi

Thelawofrefractionoflight: whenlightenterswaterorothermediaobliquelyfromtheair, therefractedlightandtheincidentlightandnormalareonthesameplane, andtherefractedlightandtheincidentlightareseparatedOnbothsidesofthenormalline, theangleofrefractionissmallerthantheangleofincidence, whentheangleofincidenceincreases, theangleofrefractionalsoincreases, whenthelighthitsthesurfaceofthemediumperpendicularly, thepropagationdirectionremainsthesame, andthelightpathisreversibleduringrefraction.Whenlightentersairobliquelyfromwaterorothermedia, theangleofrefractionisgreaterthantheangleofincidence.

Compréhension

Thelawofrefractionisdividedintothreepoints: (1) Threelinesandonesurface (2) Twolinesareseparated (3) Therelationshipbetweentwoanglesisdividedintothreecases: ①Whentheincidentlightisincidentperpendiculartotheinterface, Theangleofrefractionisequaltotheangleofincidenceequalto0 °; ②Whenthelightisobliquelyshotfromtheairintowaterandothermedia, theangleofrefractionislessthantheangleofincidence; ③Whenthelightisobliquelyshotintotheairfromamediumsuchaswater, theangleofrefractionisgreaterthantheangleofincidence (butexistsintheair) Theangleisalwaysabigangle).

Dans la réfraction de la lumière, le trajet lumineux est réversible.

Indice de réfraction

Nom anglais :

).Therationofthesineoftheincidentangleitotherefractionangleriscalledthe"absoluterefractiveindex"ofthemedium,or"refractiveindex"forshort. Définition : lorsque la lumière entre dans le milieu à partir du vide et est réfractée, lorsque la réfractée, l'angle incident et l'angle de conformes à la loi de Snell ( ).

,thisformulaiscalledtheSnellformula. Formule : , cette formule est formule .

Explication: Thephysicalquantitythatrepresentstheratioofthespeedoflightinthetwomedia.Whenlightpenetratesfromtheairintoacompactmedium (solide, wateroranyliquid), itchangesitsdirection.Theratioofthesineoftheincidentangleofthelighttothesineoftherefractionangle, ortheratioofthespeedofthelightwhenitpassesthroughavacuumtowhenitpassesthroughthemedium, istherefractiveindex.Therefractiveindexvarieswiththenatureanddensityofthemedium, thewavelengthofthelight, andthetemperature.Therefractiveindexofthemediumisgenerallygreaterthan1.Thesamemediumhasdifferentrefractiveindexesfordifferentwavelengthsoflight.Therefractiveindexofvisiblelightusuallyincreasesasthewavelengthdecreases, thatis, redlightisthesmallestandpurplelightisthelargest.Unlessotherwisespecified, therefractiveindexvalueofanobjectreferstosodiumyellowlight (raie D) .Therefractiveindexismeasuredinarefractometeratacertaintemperature (usually20 ° C) .Insomecases , la mesure de l'indice de réfraction permet d'observer l'évolution de la réaction de polymérisation. Cependant,ladifférenceentrel'indicederéfractiondumilieuetlepigmentpeutêtreutilisépourdéterminerlepouvoircacantdelapeinture.

Réflexion totale

Lalumièreesttransmisedelalumièredense(c'est-à-direlemilieudans lequellalumièrevoyageàfaiblevitesse)àl'interfacedelalumière(c'est-à-dire,lalumièrevoyageàgrandevitesse)moyenlorsque,toutessontréfléchiesdanslemilieu d'origine.

Whenlighthitstheinterfaceoftwomedia, onlyreflectionoccurswithoutrefraction.Whenthelightisemittedfromtheopticallydensemediumtotheopticallysparsemedium, therefractionanglewillbegreaterthantheincidentangle.Whentheincidentangleincreasestoacertainvalue, therefractionanglewillreach90 ° .Atthistime, therewillbenorefractedlightintheopticallythinmedium.Aslongastheincidentangleisgreaterthantheabovevalue, therewillbenorefractionphenomenon, whichistotalreflection..Therefore, theconditionsfortotalreflectionare: (1) Thelightmustbeemittedfromtheopticallydensemediumtotheopticallythinmedium.②Theincidentanglemustbegreaterthanthecriticalangle.

L'angle critique est l'angle d'incidence lorsque l'angle de réfraction est de 90 degrés (la réflexion totale ne se produira que lorsque la lumière entre dans le milieu optiquement dense et que l'angle incident est supérieur à l'angle critique)

Réfraction relative

Découverte par le mathématicien néerlandais Snell, c'est la loi qui détermine la direction de la lumière réfractée dans le phénomène de réfraction de la lumière.

L'expérience signalée : (1) les rayons réfractés sont situés dans le plan déterminé par le rayon incident et l'interface normale ; (2) les rayons réfractés et les rayons incidents sont des deux côtés de la normale; (3)

En termes simples, la lumière entre dans le milieu avec une vitesse de lumière élevée dans un milieu avec une vitesse de lumière faible. Lorsqu'elle est au milieu, l'angle de réfraction est plus petit que l'angle d'incidence ; lorsque

Cette loi est la loi expérimentale de base de l'optique géométrique. Elle convient aux milieux homogènes et isotropes.

)orSnell'slaw( ) La loi de la réfraction ( ) ou la loi de Snell ( )

LightrefractsthroughtheinterfaceoftwomediaAtthetime, thelawthatdeterminestherelationshipbetweentheincidentlightandthepropagationdirectionoftherefractedlightisoneofthebasiclawsofgeometricoptics.Theplaneformedbytheincidentlightandthenormallineoftheinterfacepassingthroughtheincidentpointiscalledtheincidentsurface.Theanglebetweentheincidentlightandtherefractedlightandthenormaliscalledtheangleofincidenceandtheangleofrefraction, andisrepresentedbyθiandθt.Thelawofrefractionis: ①Therefractedlightisintheincidentplane.②Theratioofthesineoftheincidentangleandtherefractionangleisaconstant, representedbyn21, thatis

sinθi/sinθt=n21

sinθi/sinθt=v1/v2=n21

oùn21estappeléindicederéfractionrelatifdudeuxièmemilieuaupremiermilieu.

ThefirsttoquantitativelystudythephenomenonofrefractionwastheGreekC.Ptolemyinthe2ndcenturyAD.Hemeasuredthecorrespondencebetweentheangleofincidenceandtheangleofrefractionwhenlightisrefractedfromairtowater, althoughtheexperimentalresultsarenotaccurate., Buthewasthefirstpersontoquantitativelystudythelawofrefractionthroughexperiments.In1621, DutchmathematicianW.Snellaccuratelydeterminedthroughexperimentsthelawthattheratioofthecosecantoftheincidentangletotherefractionangleisaconstant, thatis,

cscθi/cscθt=constante

Ainsi, la loi de la réfraction est également appelée loi de Snell. En 1637, le français R. Descartes a annoncé pour la première fois la loi du rapport des sinus sous sa forme moderne dans son livre Refractive Optics.

La loi de réfraction de la lumière mentionnée ci-dessus ne s'applique qu'à une interface statique composée d'un milieu isotrope.

Applications connexes

Les gens utilisent le principe de la réfraction pour inventer des lentilles.

La partie centrale plus épaisse que la partie du bord est appelée lentille convexe, et la partie centrale plus fine que la partie du bord appelée lentille concave.

L'objectif est l'élément optique le plus fondamental qui compose le système optique du microscope. L'objectif, l'oculaire et le condenseur sont tous composés d'objectifs simples et multiples.

Par exemple, loupe, télescope, microscope, etc.

Les gens ont également appliqué le principe de la réflexion totale de la lumière aux communications modernes et ont inventé la fibre optique.

Ce que la fibre optique télécharge n'est pas un signal électrique, mais un signal optique, de sorte que la distance de transmission du signal est beaucoup plus longue que celle sur le câble, ce qui permet d'économiser des coûts et d'augmenter la bande passante.

Lafibreestdiviséeendeuxcouches,lacoucheinterneetlacoucheexterneontdesdensitésdifférentes,créantdesconditionspourlaformationdelaréflexiontotale.

Introductionàl'objectif

Lensandclassification

Lentille :faite d'unmatériautransparent(généralementenverre),unesurfacedepierreléafaitpartied'unesurfaceasphérique,etl'épaisseurdelalentilleestbeaucoupplus petite que son rayon sphérique.

Classification : lentille convexe : fin, centre épais Concavelens : épaisseur, centre fin

Axe optique principal, centre optique, mise au point, longueur focale

Axe optique principal : Une ligne droite passant par le centre des deux sphères

Centre optique : Il existe un point spécial sur l'axe optique principal et la direction de la lumière qui le traverse ne change pas. (Le centre de la lentille peut être considéré comme le centre optique)

Mise au point : l'objectif convexe permet de faire la lumière parallèlement à l'axe principal et convergent vers un point sur l'axe optique principal.

Foyer virtuel : La lumière parallèle à l'axe optique principal devient divergente après avoir traversé les lentilles concaves. La ligne d'extension inverse de la lumière divergente coupe un point sur l'axe optique principal.

Longueur focale : la distance entre le point focal et le centre optique s'appelle la longueur focale, qui est représentée par « f ».

Chaqueobjectif adeuxfocales,desdistancesfocalesetuncentreoptique.

L'effet de la lumière de la lentille

Convexlens : Convergenceoflight (photo)

Concavelens : Divergence de la lumière (photo)ConvexlensimagingRegular

Distance de l'objet (u)

Distance d'image (v)

Taille de l'image

La réalité virtuelle de l'image

La position de l'image

Application

u>2f

f

Dézoomer

Image réelle

Les lentilles recto-verso

Caméra

u=2f

v=2f

Même taille

Image réelle

Les lentilles recto-verso

Rien

f

v>2f

Agrandir

Image réelle

Les lentilles recto-verso

Rétro-projecteur

u=f

Pas d'imagerie

u

v>u

Grossissement

Image virtuelle

Lentille du même côté

Loupe

Loi d'imagerie de la lentille convexe : l'image virtuelle est du même côté de l'objet ; l'image réelle est du côté différent ; l'image réelle de l'objet éloigné est petite et l'objet proche est large et l'image réelle est éloignée.

Afin de rendre l'image sur l'écran "droite" (face vers le haut), la diapositive doit être insérée vers l'arrière. La caméra équivaut à une lentille convexe, et le film dans la boîte sombre équivaut à un écran clair.

L'indice de réfraction du milieu à la lumière : [ indice de réfraction absolu]

n=sini/sinr

Cela signifie que lorsque la lumière se propage dans le milieu, une caractéristique du milieu à la lumière.

L'indicederéfractiondumilieuàlemilieu :[ indice de réfraction relatif ]

La lumièredumilieuLorsque1entredanslemilieu2,larélation21dusinedel'angleincidentθ1àl'anglederéfractionθ2estappeléel'indicederéfractiondumilieu2par rapportaumilieu1,c'est-à-dire "l'indice de réfraction relatif".

n'=sinθ1/sinθ2=n2/n1

C'est une grandeur physique qui représente le rapport de la vitesse de la lumière dans deux milieux (isotropes).

Type de question de réfraction

1.Danslesexemplessuivants,lephénomènederefletdelumièreest()

A.Voirlerefletdel'arbreparlelaccalmasqueB.Il y abeaucoup depetitspointsrondssousl'ombredensedesarbrespendantlajournée.

C. La nuit, je vois mon ombre sous le réverbère. D. Le poisson rouge dans le réservoir en verre rond semble plus gros

2. À l'heure actuelle, la pollution lumineuse devient de plus en plus grave. La pollution blanche est un type courant de pollution lumineuse.

3.Les personnes se tenant devant un miroir plat droit, pour voir leur image pleine longueur, la longueur du miroir doit battre au moins la hauteur de la personne ()

A, 1/3B, 1/2C, 1/4D, la même hauteur

4. Afin de permettre à la lumière du soleil à un angle de 50° par rapport à l'horizontal d'entrer dans le puits verticalement, la surface réfléchissante du miroir plan et le plan horizontal doivent être placés à un angle de _____ degrés.

5.Thereisaliquidlevelslightchangemonitor.Thebasicstructureprincipleisshowninthefigure.Thebeamtransmitteralwaysemitsabeamoflighttotheliquidsurfacebeingmonitoredatacertainangle: thebeamisreflectedbytheliquidsurface, andthereflectedlightishorizontallyplacedontheplane.Thephotoelectricconversionreceiverreceivesitanddisplaysitonthedisplay.IfthelightspotreflectedtothephotoelectricconversionreceivermovesfromS1toS2 (S2, S1, S3fromlefttorightinthefigure), itindicatesthattheliquidlevelbeingmonitoredis _____, ifthelightspotreceivedonthereceiverMovingfromS2toS3, itindicatestheliquidlevelbeingmonitored (en option "hausse" ou "chute").

6.La situation expérimentale d'étude des caractéristiques d'imagerie du miroir plat est représentée sur la figure.

7.Montrésurlafigure,latélécommandedutéléviseurpeutégalementêtretélécommandéelorsqu'elle fait face auplafond.

8.Montrésurl'imageestunréverbèreréfléchissant,estlapositiondel'ampoule,etlesdeuxrayons lumineuxlesplusàl'extérieurémisparl'ampouledemontagneontétédessinéssurl'image.MNestunmiroirplatàinclinaisonréglable.Veuillezdessinerlaportéedelumièrepouréclairerlaroutedanslaphoto(réservez.laportée.deslignesauxiliairesnécessaires.

Réponse:

1.A2,A3,B4,70

5. Haut, bas

6.Virtuel, non

7.Attention à faire l'image de Aou B

8.Attentionàl'imagedeS

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